Акопян Г. С.
Армянская энергосистема последние 4 года работает параллельно со значительно более мощной энергосистемой Ирана по связи 220 кВ. Примерно в электрической середине этой связи с основной частью Армянской энергосистемы к ней присоединены три гидроэлектростанции Воротанского каскада Армении.
Для предотвращения отключения линии межсистемной связи предусмотрены:
автоматический регулятор перетока мощности на линии с воздействием на ГЭС Воротанского каскада с целью автоматического поддержания заданного перетока мощности в нормальном режиме и исключения отключения линии от автоматики перегрузки, действующей с выдержкой времени при аварийных набросах мощности;
специальная автоматика отключения нагрузки (САОН) с дозированным действием в трех узлах энергосистемы с целью предотвращения нарушения устойчивости параллельной работы с Иранской энергосистемой.
Кроме того, обе энергосистемы оснащены дополнительной автоматической частотной разгрузкой по признаку скорости снижения частоты.
Для внедрения этих средств противоаварийной и режимной автоматики в Армении были разработаны и внедрены устройства, реагирующие на скорость изменения, отклонение, абсолютное значение, изменение направления активной мощности, скорость снижения и абсолютное значение частоты, отклонение и абсолютное значение напряжения, малогабаритные передатчики и приемники для передачи уровня сигнала или управляющего воздействия по высокочастотному каналу линии электропередачи с контролем исправности канала, а также автоматический регулятор перетока мощности.
Эффективность и надежность работы этих устройств за последние 2-3 года их эксплуатации подтверждены записью кривых изменения мощности и частоты со скоростью 50 раз/с разработанной нами системой регистрации на базе персонального компьютера.
Вместе с тем, исключить полностью возможность возникновения асинхронного режима по линии межсистемной связи нельзя, например, из-за возможного отказа САОН, неточностей расчетов, отклонений от предусмотренных режимов и др.
Установленное ранее устройство ликвидации асинхронного режима (АЛАР) с армянской стороны предусматривало деление после трех циклов асинхронного режима по признакам изменения направления мощности и увеличения тока. Расчеты же асинхронного режима в этом сечении показали неизбежность дополнительного нарушения устойчивости параллельной работы с основной частью Армянской энергосистемы еще трех гидроэлектростанций Воротанского каскада, т.е. имеет место переход двухчастотного асинхронного режима в трехчастотный и более асинхронный режим. При этом отключение АЛАР линии связи 220 кВ с Иранской энергосистемой через три цикла асинхронного режима не приводит к ресинхронизации генераторов Воротанского каскада и в этом случае возможно неправильное действие других устройств АЛАР Армянской энергосистемы. Стала очевидной необходимость деления на первом же цикле асинхронного режима по линии связи с Иранской энергосистемой.
С целью решения задачи были проанализированы результаты наблюдений за фактическими изменениями мощности и частоты по кривым, записанным со скоростью 50 раз/с, за четырехлетний период параллельной работы и результаты расчетов. Установлено, что скорость изменения передаваемой по линии активной мощности в асинхронном режиме превышает таковую при синхронных качаниях по этой же линии в 2,2 - 5 раз во всех возможных расчетных режимах, в основном из-за различия периодов асинхронных и синхронных качаний. Следовательно, орган, измеряющий максимальную скорость изменения активной мощности dP/dt при прохождении мощности через нулевое значение, может с учетом необходимого коэффициента надежности обеспечить отстройку от синхронных качаний и необходимую чувствительность при возникновении асинхронного режима во всех случаях.
Устройство выявления асинхронного хода содержит:
измерительные органы положительной и отрицательной скоростей изменения активной мощности, которые фиксируют превышение уставок dP/dt в положительном и отрицательном направлениях;
измерительные органы положительного и отрицательного значения мощности, которые фиксируют превышение уставок Р в одном и другом направлениях;
запоминающие органы, которые на короткое время запоминают события превышения уставок по (dP/dt); (<dP/dt); Р+, Р-. Необходимость запоминания определяется сдвигом этих параметров во времени; счетчик циклов качания.
Устройство позволяет реализовать включение выходов четырех запоминающих органов по схеме И или ИЛИ в любом сочетании.
Отстройка же от коротких замыканий обеспечивается одним из двух способов:
- При допустимости деления на первом цикле по достижении угла δ между векторами напряжения по концам электропередачи значения 270° и необходимости отстройки от всех видов коротких замыканий, в том числе и трехфазных, предусмотренные в схеме устройства органы запоминания превышения значений мощности уставок в одном и другом направлениях (Р+, Р ) включаются между собой и относительно соответствующих органов запоминания (dP/dt)+ и (dP/dt) по схеме И.
- При необходимости же деления на первом цикле по достижении угла δ значения 180° орган фиксации и запоминания выполняется трехфазным для отстройки от всех видов коротких замыканий, кроме трехфазных. При этом способе органы, запоминающие превышение значения мощности уставок в разных направлениях (Р+, Р-), включаются по схеме ИЛИ между собой и по схеме И относительно соответствующих органов запоминания (dP/dt)+ и (dP/dt).
Предусмотрена возможность работы устройства через самостоятельное реле времени, а также возможность включения в схему контактов самостоятельного реле сопротивления при необходимости дополнительного ограничения зоны действия.
При соответствующей настройке устройство может быть использовано также для выявления длительно незатухающих или нарастающих синхронных качаний с целью деления временно до реализации мероприятий, эффективно демпфирующих самораскачивание.
Настройка и контроль исправности устройства производятся специально разработанным полевым тестирующим устройством, а также устройством имитации (воспроизводства) фактически имевшей место или расчетной аварии. Последнее исполнено на базе персонального компьютера.
Выводы
В случае превышения во всех режимах скорости изменения передаваемой активной мощности в асинхронном режиме таковой при синхронных качаниях не менее чем в 1,8 раза (в Армянской энергосистеме в 2,2 - 5 раз) разработанное устройство выявления асинхронного режима позволяет осуществлять деление:
на первом цикле асинхронного режима по достижении угла δ значения 270° с гарантированной отстройкой от всех видов КЗ;
на первом цикле асинхронного режима по достижении угла δ значения 180° без гарантированной отстройки от трехфазных КЗ;
после отсчета нескольких циклов асинхронного режима или с выдержкой времени через самостоятельное реле времени;
с возможностью дополнительного ограничения зоны действия с помощью самостоятельного реле сопротивления с необходимой характеристикой;
при незатухающих или нарастающих синхронных качаниях временно до реализации мероприятий, эффективно демпфирующих самораскачивание.
